Un caudal pequeño con una carga elevada
Un hospital o una clínica produce un caudal pequeño con una carga pesada. La población es modesta, pero el agua que llega al desagüe transporta patógenos, fármacos y una carga de nutrientes que una planta municipal del mismo tamaño hidráulico no vería. Dimensionar solo por el caudal es el primer error que se comete en estos sitios, porque la carga biológica y la obligación de desinfección son lo que define el equipo.
El caudal tampoco es constante. Una sala se llena y se vacía con la jornada laboral, y el agua que llega a la planta sigue ese patrón con un desfase. Una población pequeña produce un pico más marcado que una grande, por lo que la planta se dimensiona por el pico y por el volumen de homogenización que lo suaviza.
Qué la diferencia de las aguas residuales municipales
Cuatro cosas separan las aguas residuales hospitalarias de las aguas residuales municipales en torno a las cuales está construido el método de dimensionamiento habitual.
- Patógenos. El efluente transporta material infeccioso en una concentración que un alcantarillado doméstico no presenta, lo que convierte la desinfección en una obligación y no en una opción.
- Amoníaco. El nitrógeno llega principalmente como amoníaco, y la carga de amoníaco es alta en relación con el caudal. El método de dimensionamiento señala lo mismo desde la dirección opuesta: cuando la población no es el factor determinante, un hospital incluido, el caudal proviene del medidor de agua o del pliego del proceso y no de una dotación por habitante.
- Intermitencia. El caudal llega según un patrón marcado por la jornada laboral y no distribuido a lo largo de ella, por lo que el volumen de homogenización trabaja más que en una planta municipal.
- Residuos químicos. Los medios de contraste yodados, los desinfectantes y los residuos farmacéuticos entran al desagüe con el uso ordinario de la instalación, y cambian lo que ve la etapa biológica.
El resultado es una planta hidráulicamente pequeña y biológicamente pesada, lo contrario del caso para el que está diseñada la vía de dimensionamiento por habitante.
La desinfección no es opcional
La desinfección es la etapa que separa una planta hospitalaria de una doméstica, y el método es una decisión del sitio. La cloración es la vía más común porque es sencilla y deja un residual que sigue actuando después del tanque de contacto; sus límites son el propio residual y los compuestos que puede formar con la materia orgánica. La luz ultravioleta no deja residual y no añade nada al agua, pero necesita agua clara, porque los sólidos protegen a los organismos de la luz. El ozono es el más reactivo y el más exigente de operar, y suele reservarse para una función de reutilización.
Las plantas compactas descritas aquí incluyen la desinfección como parte del tren de tratamiento. La unidad en contenedor contempla cloración, UV u ozono según el objetivo de vertido o de reutilización, y la planta basada en membranas sigue su etapa de membrana con una reducción final de patógenos. Cuando el agua tratada se reutiliza para riego o para descarga de inodoros, la combinación de membrana y desinfección es la respuesta habitual.
La carga de nitrógeno
El nitrógeno decide cuánto tanque necesita la planta. Como el nitrógeno llega principalmente como amoníaco, la planta tiene que nitrificar antes de poder eliminarlo: el amoníaco se oxida a nitrato en la zona aerobia y solo entonces el nitrato puede convertirse en nitrógeno gaseoso en una zona anóxica. Una planta construida solo para eliminación de materia orgánica no podrá cumplir un límite de amoníaco.
El límite de vertido añade una segunda restricción. En la GB 18918-2002 el nitrógeno amoniacal se escribe con un valor entre paréntesis, y el número aplicable depende de la temperatura del agua: el valor fuera de los paréntesis aplica por encima de 12 °C y el valor entre paréntesis a 12 °C o menos. El Grado 1A indica 5 mg/L con 8 mg/L entre paréntesis. Un diseño comparado contra la mitad equivocada puede parecer conforme en verano y fallar en invierno, y un hospital es exactamente donde eso ocurre, porque la planta suele ponerse en marcha al final del año.
La nitrificación también se ralentiza en agua fría, por lo que el volumen aerobio necesario para cumplir el límite de amoníaco en invierno es mayor de lo que sugiere el caso de verano.
Lo que no debe llegar al desagüe
No todo lo que usa un hospital debe llegar a la planta de tratamiento, y el paso más eficaz se da antes del desagüe y no dentro de él. Los medios de contraste yodados, los reactivos de laboratorio, el mercurio, la formalina y los residuos de fármacos citostáticos pertenecen a una vía de recolección separada, porque una planta biológica no puede eliminarlos y la desinfección no los destruye.
La forma práctica de esto es la separación en la fuente: recolectar estos materiales en un contenedor dedicado en el departamento que los usa, y nunca entran a la planta. Cuando sí entran al desagüe, pasan de largo y aparecen en el efluente, lo que es un problema de cumplimiento y no de tratamiento. El control en la fuente es un procedimiento hospitalario y no un equipo, y pertenece al mismo plan que la planta de tratamiento.
Dimensionarla
Las aguas residuales hospitalarias se dimensionan por la carga que produce la instalación y no por una simple cifra por persona. Dos datos sirven para ello: el número de camas de hospitalización, que fijan el caudal base y la carga nocturna, y la actividad de consulta externa y de hospital de día, que añade el pico y la carga química que las camas no producen. Cuando el sitio dispone de medidor de agua y de registro de caudal, estos sustituyen a la estimación.
El grado objetivo decide entonces el proceso. Un vertido hospitalario a un cuerpo de agua suele apuntar al grado más estricto que permite el permiso, y el Grado 1A es el más estricto publicado aquí: DQO 50 mg/L, DBO₅ 10 mg/L, sólidos suspendidos 10 mg/L, nitrógeno amoniacal 5 mg/L, nitrógeno total 15 mg/L y fósforo total 0.5 mg/L. Esa combinación más la desinfección normalmente se cubre con una planta compacta basada en membranas, que alcanza el grado directamente, o con un tren A²/O o MBBR con tratamiento avanzado después.
En los caudales pequeños que produce una clínica o un hospital de distrito, la vía de membranas suele ser la de mejor valor: omite el clarificador secundario, y la gama compacta aquí cubre 12–240 m³/día para una planta de membranas y 12–360 m³/día para una unidad en contenedor. Un sitio cercano a una ciudad también puede verter al alcantarillado municipal y dejar parte de la carga a la planta municipal.
La norma y el permiso
El límite que debe cumplir un hospital depende de adónde va el agua. Una planta que vierte en el sitio, a un cauce o al terreno, se rige por la norma de vertido que aplica la autoridad local, que en el sistema GB es la GB 18918-2002 con los grados anteriores. Un hospital que en cambio vierte al alcantarillado municipal se rige por la GB/T 31962-2015, la norma para las aguas residuales vertidas a un alcantarillado municipal, y la planta municipal asume entonces parte de la carga.
La elección entre las dos vías corresponde al proyecto y al permiso local. El permiso fija el objetivo y debe leerse antes de elegir el proceso, porque las dos vías llevan a plantas de tamaños distintos. Cuando el permiso aún no se ha emitido, el dimensionamiento debe indicar el grado con el que se ha diseñado.